Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Томские физики предложили «вечное» ядерное топливо
Предложенные тепловыделяющие элементы для атомных реакторов позволяют им работать без перегрузки топлива много лет подряд. Это крайне актуально для АЭС малой мощности, на Крайнем Севере или в любых других зонах, удаленных от единых энергосистем, включая тропические острова.
Множество изолированных энергосистем на Земле вынуждены использовать как основной источник электроэнергии дизель-генераторы. Стоимость электричества от них измеряется десятками рублей за киловатт-час даже в тропиках. На российском Крайнем Севере, где завоз солярки возможен лишь часть года, ситуация еще сложнее. В силу изолированности малых энергосистем ВЭС и СЭС никак не могут закрыть их потребности: в безветренную ночь (в том числе долгую, полярную) все равно приходится опираться на дорогие и выбрасывающие много опасных микрочастиц дизель-генераторы.
Чтобы решить вопрос, «Росатом» достаточно давно разрабатывает реакторы на основе ледокольных — малой мощности, но при этом компактных, то есть подходящих для небольших энергосистем, где некуда девать лишнюю генерацию. Они используют топливо, обогащенное по урану-235 в несколько раз выше (до 18,6%), чем в обычных АЭС (менее 5%),
Однако и у таких систем есть ограничения. Например, на плавучей атомной электростанции «Академик Ломоносов» с реактором КЛТ-40С надо перегружать топливо каждые 3-4 года. Отработавшее в реакторе топливо для своей замены требует непростой и громоздкой установки, да еще площадки для «мокрого хранения» вынутых стержней с топливом. Для малых реакторов это не так-то дешево. На время перегрузок еще и возникает нужда в дублирующей ТЭЦ,, подменяющей простаивающую АЭС.
Проблему можно было бы решить, заменив его «резервной» плавучей станцией, но тогда хорошо бы увеличить срок работы малой АЭС до перегрузки. Это позволит иметь меньше «подменных» плавучих станций, что снизило бы расходы. К сожалению, сделать это в случае реактора на медленных нейтронах достаточно сложно: параметры традиционного топлива на основе оксида урана просто не позволяют эксплуатировать стержни с таким топливом много лет подряд.
Физики из Томского политеха предложили достаточно необычное решение проблемы. Они попробовали рассчитать, насколько реально заменить обычное ядерное топливо — смесь из оксида урана-238 и оксида урана-235 — на смесь оксида тория-232 и урана-233. Соответствующую статью опубликовали в Annals of Nuclear Energy.
Тория на нашей планете в несколько раз больше, чем урана, но специфика его в том, что сам по себе, как и уран-238, он не делится (как и все четные изотопы). Чтобы использовать его в АЭС, нужно сперва облучить нейтронами торий-232. Часть его атомов тогда захватит по нейтрону и станет ураном-233 (пройдя через цепочку трансмутаций торий-232+нейтрон — торий-233 — протоактиний-233 — уран-233), который уже энергично делится. Однако ториевый цикл существенно меняет теплофизические свойства реактора. А полное перепроектирование малых реакторов — достаточно затратный проект.
Томские исследователи попытались рассчитать, что и насколько надо поменять в реакторе КЛТ-40С для плавучей АЭС, чтобы адаптировать его под ториевый цикл. Получилось, что для этого надо несколько увеличить диаметры ТВЭЛ — тепловыделяющих элементов реактора. За счет такого увеличения тепловая напряженность на поверхности ТВЭЛ не вырастет. А это позволит без снижения безопасности реактора и с использованием тех же материалов ТВЭЛ и реактора перевести его на новые виды топлива. Причем время между его перегрузками вырастет на 75%.
Один из авторов работы Владимир Нестеров рассказал о ее сути:
«Мы выяснили, что рост диаметра ТВЭЛ приводит к удовлетворительным значениям теплофизических параметров из-за снижения плотности теплового потока с поверхности тепловыделяющего элемента».
Хотя работа действительно показывает возможность создания малых водо-водяных реакторов для Крайнего Севера, способных работать там много дольше обычного, достаточно неочевидно, что подход авторов будет реализован именно в таком виде. Ключевая причина: он потребует перехода на ториевый цикл. На сегодня реакторов на таком цикле в России нет, да и в мировой ядерной энергетике — тоже.
Нужно ли на них переходить — не совсем ясно. Да, тория в четыре раза больше, чем урана, но, как отмечал Naked Science, при использовании реакторов на быстрых нейтронах ни о каком дефиците урана тоже говорить не приходится.
Наконец, малые реакторы для Крайнего Севера сейчас активно переводят с плавучей платформы на сухопутную: например, в Якутии строят сугубо сухопутный РИТМ — это «потомок» КЛТ-40С. Сухопутный реактор на завод никто не отбуксирует, поэтому там все равно будут создавать систему для перегрузки отработавшего топлива и его хранения в бассейне.
В теории можно было избежать подобных проблем, используя проекты типа БН-ГТ-50, то есть реакторы на 50 мегаватт электрической мощности, вообще не требующие перегрузки за все 40 лет службы. Это достигается за счет того, что такой реактор работает на быстрых нейтронах и нарабатывает энергетический плутоний из урана-238, позволяя не добавлять в него новое топливо очень долго.
Однако руководство «Росатома» нацелено на наиболее консервативные — по возможности — решения, и такой непохожий на современные реакторы проект, как БН-ГТ, вряд ли может найти понимание. К тому же у госкорпорации нет достаточно весомых внутриотраслевых лоббистов, что снижает шансы на реализацию этого проекта примерно до нуля, несмотря на весьма серьезные технико-экономические преимущества.
Telegram 
Дзен 
VK С наступлением летней жары так и тянет окунуться в прохладную воду реки или озера. И такое решение может быть небезопасным! Эксперты Пермского Политеха рассказали, от чего водоемы становятся мутными и грязными, почему нельзя купаться рядом с утками и мостами, что находят в запрещенных для отдыха местах, какие инфекции можно подхватить и как не заболеть после купания.
Анализ свыше миллиона фрагментов из выступлений в датском парламенте показал, что с приходом в правительство политики начинают изъясняться менее простым и понятным людям языком. Причины тенденции автор исследования увидел в обязанностях, которые накладывает правительственная должность.
Прошлые исследования показали, что татуировки могут быть способом самовыражения и отражать определенные черты личности их обладателей. Но насколько верно судят окружающие о владельцах нательных рисунков, исходя из их внешнего вида? Результаты нового исследования продемонстрировали, что подобные выводы часто бывают ошибочными.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Состояние паралича, в которое впадают разные виды животных, хорошо известно и задокументировано. Обычно оно считается защитной реакцией в случае опасности, но никаких доказательств этому до сих пор нет. Особенно загадочным остается поведение обитателей океана, притворяющихся мертвыми. Ученые проверили существующие объяснения этого эффекта и сделали неожиданные выводы.
Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии